DE10340544B4 - Device for visually supporting an electrophysiology catheter application in the heart - Google Patents

Device for visually supporting an electrophysiology catheter application in the heart

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DE10340544B4 DE2003140544 DE10340544A DE10340544B4 DE 10340544 B4 DE10340544 B4 DE 10340544B4 DE 2003140544 DE2003140544 DE 2003140544 DE 10340544 A DE10340544 A DE 10340544A DE 10340544 B4 DE10340544 B4 DE 10340544B4
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Abstract

Vorrichtung zur visuellen Unterstützung einer elektrophysiologischen Katheteranwendung im Herzen, mit Device for visually supporting an electrophysiology catheter application in the heart, with
– einer oder mehreren Eingangsschnittstellen (14, 15) für elektroanatomische 3D-Mapping-Daten (3) und 3D-Bilddaten, - one or more input interfaces (14, 15) for electroanatomical 3D mapping data (3) and 3D image data,
– einem Segmentierungsmodul (11), das zur Segmentierung der 3D-Bilddaten ausgebildet ist, um einen 3D-Oberflächenverlauf von innerhalb eines mit den 3D-Bilddaten erfassten Volumens enthaltenen Objekten zu extrahieren, - a segmentation module (11), which is designed for segmenting the 3D image data to extract a 3D surface profile contained within a recorded with the 3D image data volume objects,
– einem mit dem Segmentierungsmodul (11) verbundenen Registrierungsmodul (12), das für eine automatische lage- und dimensionsrichtige Zuordnung der elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten (3) und der den 3D-Oberflächenverlauf bildenden 3D-Bilddaten durch Oberflächenanpassung des 3D-Oberflächenverlaufes aus den 3D-Bilddaten mit einem 3D-Oberflächenverlauf aus den 3D-Mapping-Daten (3) in zumindest einem Stadium der Registrierung ausgebildet ist, und - associated one with the segmentation module (11), registration module (12) for automatic position- and dimensionally correct assignment of the electroanatomical 3D mapping data (3) and of the 3D surface profile forming 3D image data by surface matching of the 3D surface path from the 3D image data with a 3D surface profile from the 3D mapping data (3) is formed in at least one stage of the registration, and
– einem mit dem Registrierungsmodul (12) verbundenen Visualisierungsmodul (13), das die 3D-Mapping-Daten (3) und zumindest die den 3D-Oberflächenverlauf bildenden 3D-Bilddaten lage- und dimensionsrichtig einander überlagert und zur Visualisierung mit einem Anzeigegerät (6) bereitstellt. - associated one with the registration module (12) visualization module (13), the position- the 3D mapping data (3) and at least the 3D surface profile forming 3D image data and dimensionally properly superimposed on one another and for visualization with a display unit (6) provides.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur visuellen Unterstützung einer elektrophysiologischen Katheteranwendung im Herzen, mit der während der Durchführung der Katheteranwendung bereitgestellte elektroanatomische 3D-Mapping-Daten eines zu behandelnden Bereiches des Herzens visualisiert werden. The present invention relates to a device for visually supporting an electrophysiological catheter application in the heart, one to visualize the heart area to be treated with the provided during execution of the application catheter electroanatomical 3D mapping data.
  • Die Behandlung von Herzrhythmus-Störungen hat sich seit der Einführung der Technik der Katheterablation mittels Hochfrequenzstrom wesentlich gewandelt. The treatment of heart rhythm disorders has changed significantly by high-frequency current since the introduction of the art of catheter ablation. Bei dieser Technik wird unter Röntgenkontrolle ein Ablations-Katheter über Venen oder Arterien in eine der Herzkammern eingeführt und durch Hochfrequenzstrom das die Herzrhythmus-Störungen hervorrufende Gewebe verödet. In this technique, an ablation catheter is inserted through veins or arteries in one of the heart chambers and obliterated by high frequency current, the cardiac rhythm disorders inducing tissue under x-ray. Voraussetzung für eine erfolgreiche Durchführung einer Katheterablation ist die genaue Ortung der Ursache der Herzrhythmus-Störung in der Herzkammer. Prerequisite for successful implementation of a catheter ablation is the exact location of the cause of heart rhythm disorder in the heart chamber. Diese Ortung erfolgt über eine elektrophysiologische Untersuchung, bei der elektrische Potentiale mit einem in die Herzkammer eingeführten Mapping-Katheter ortsaufgelöst erfasst werden. This tracking takes place via an electrophysiological study in which electric potentials with an inserted into the ventricle mapping catheter are recorded spatially resolved. Aus dieser elektrophysiologischen Untersuchung, dem so genannten elektroanatomischen Mapping, werden somit 3D-Mapping-Daten erhalten, die an einem Monitor visualisiert werden können. From this electrophysiological examination, the electro-anatomical mapping so-called, so 3D mapping data is obtained, which can be visualized on a monitor. Die Mapping-Funktion und die Ablations-Funktion sind dabei in vielen Fällen in einem Katheter vereint, so dass der Mapping-Katheter gleichzeitig auch ein Ablations-Katheter ist. The mapping function, and the ablation function are combined in many cases in a catheter so that the mapping catheter is an ablation catheter at the same time.
  • Ein bekanntes elektroanatomisches 3D-Mapping-Verfahren, wie es mit dem Carto-System der Fa. Biosense Webster Inc., USA, durchführbar ist, basiert auf elektromagnetischen Prinzipien. A well-known electro-anatomical 3D mapping method as, USA, is feasible with the Carto system from the company. Biosense Webster Inc., is based on electromagnetic principles. Unter dem Untersuchungstisch werden drei verschiedene magnetische Wechselfelder geringer Intensität aufgebaut. Under the examination table, three different AC magnetic fields of low intensity to be established. Mittels integrierter elektromagnetischer Sensoren an der Katheterspitze des Mapping-Katheters ist es möglich, die durch Kathe terbewegungen induzierten Spannungsänderungen innerhalb des Magnetfeldes zu messen und mit Hilfe mathematischer Algorithmen zu jedem Zeitpunkt die Position des Mapping-Katheters zu errechnen. By means of integrated electromagnetic sensors at the catheter tip of the mapping catheter, it is possible that terbewegungen by Kathe to measure and to calculate by means of mathematical algorithms at any time the position of the mapping catheter induced voltage changes within the magnetic field. Durch punktweises Abtasten der endokardialen Kontur einer Herzkammer mit dem Mapping-Katheter bei simultaner Erfassung der elektrischen Signale entsteht eine elektroanatomische dreidimensionale Landkarte, in der die elektrischen Signale farbkodiert wiedergegeben werden. By point-scanning the endocardial contour of a heart chamber with the mapping catheter with simultaneous detection of the electric signals produces a three-dimensional electro-anatomical map, in which the electrical signals are reproduced color coded.
  • Die für die Führung des Katheters erforderliche Orientierung des Bedieners erfolgt in der Regel bisher über fluoroskopische Visualisierung. Required for the guidance of the catheter orientation of the operator is usually far more than fluoroscopic visualization. Da die Position des Mapping-Katheters beim elektroanatomischen Mapping jederzeit bekannt ist, kann bei dieser Technik nach Erfassung einer genügend großen Anzahl von Messpunkten die Orientierung auch durch kontinuierliche Darstellung der Katheterspitze in der elektroanatomischen Landkarte erfolgen, so dass in diesem Stadium auf eine fluoroskopische Bildtechnik mit Röntgendurchleuchtung verzichtet werden kann. Since the position of the mapping catheter in the electroanatomical mapping is known at all times, the orientation can in this technique, upon detecting a sufficiently large number of measurement points by continuous representation of the catheter tip in the electro-anatomical map take place, so that at this stage in a fluoroscopic imaging with fluoroscopy can be eliminated.
  • Die bisher nicht optimalen Orientierungsmöglichkeiten des Bedieners bei der Führung des Katheters stellen ein grundsätzliches Problem bei der Durchführung der Katheterablation innerhalb des Herzens dar. Eine genauere Darstellung der morphologischen Umgebung während der Führung des Katheters würde einerseits die Genauigkeit bei der Katheterablation erhöhen und andererseits auch die Zeit für die Durchführung des elektroanatomischen Mapping verkürzen. The not yet optimal possibilities of orientation of the operator in guiding the catheter provide a fundamental problem in the implementation of the catheter within the heart. A more accurate representation of the morphological environment during the guidance of the catheter, the accuracy would both increase in catheter ablation and on the other hand, the time shorten the implementation of the electro-anatomical mapping. Weiterhin könnte die in vielen Fällen für das elektroanatomische Mapping noch erforderliche Röntgendurchleuchtung verringert oder vermieden und damit auch die applizierte Röntgensdosis reduziert werden. Furthermore, the still required in many cases for the electro-anatomical mapping fluoroscopy could be reduced or avoided and thus the applied x-ray dose to be reduced.
  • Zur Verbesserung der Orientierung des Bedieners bei der Führung des Katheters sind unterschiedliche Techniken bekannt. To improve the orientation of the operator in guiding the catheter are known different techniques. Bei einer Technik wird ein spezieller Katheter mit einem Ultraschall-Messkopf eingesetzt, wie er beispielsweise von der Fa. Siemens AG Medical Solutions unter der Bezeichnung Acunav angeboten wird. In one technique, a special catheter is inserted with an ultrasonic probe, as offered for example by the company. Siemens AG Medical Solutions under the name AcuNav. Über eine zweidimensionale Ultraschallerfas sung der Umgebung sowie eines Teils des Katheters können Teile des zu verödenden Zielgewebes zusammen mit dem Katheter in Echtzeit visualisiert werden. Parts of the target tissue to be sclerosed can be visualized together with the catheter in real time over a two-dimensional Ultraschallerfas solution of interest and a portion of the catheter. Der Einsatz eines derartigen Katheters liefert allerdings keine dreidimensionale Bildinformation. However, the use of such a catheter does not supply three-dimensional image information. Die Ultraschalldarstellung kann daher nur eingesetzt werden, um beispielsweise einen so genannten Lasso-Katheter in die Öffnung einer Pulmonalvene einzusetzen. The ultrasound imaging can only be used, therefore, in order to use for example a so-called lasso catheter in the opening of a pulmonary vein. Nach der Positionierung des Lasso-Katheters kann eine Gewebeverödung um die Öffnung der Pulmonalvene unter Visualisierung sowohl des Lasso-Katheters als auch des Ablations-Katheters mittels Röntgenstrahlung durchgeführt werden. After the positioning of the lasso catheter, a tissue obliteration can be carried out around the opening of the pulmonary vein under visualization of both the lasso catheter and the ablation catheter by means of X-ray radiation.
  • Bei einer anderen bekannten Technik wird ein Lasso-Katheter ohne Unterstützung bildgebender 2D-Ultraschalltechnik an der Öffnung der Pulmonalvene platziert, indem ein Kontrastmittel über einen im linken Vorhof im Bereich der Pulmonalvenenöffnung geführten Katheter unter Röntgendurchleuchtung appliziert wird. In another known technique, a lasso catheter is placed without the assistance of imaging 2D ultrasound technology at the opening of the pulmonary vein by a contrast agent is administered via a guided in the left atrium in the region of Pulmonalvenenöffnung catheter under fluoroscopy. Das Kontrastmittel verteilt sich dabei, wobei ein kleiner Teil mit dem Blutfluss über die Pulmonalvene austritt. The contrast agent is distributed there, with a small portion exits with the blood flow through the pulmonary vein. Diese Kurzzeit-Visualisierung der Pulmonalvene ermöglicht die Platzierung des Lasso-Katheters in der Öffnung. This short-time visualization of pulmonary vein allows the placement of the lasso catheter into the opening. Die Katheterablation kann nachfolgend wie bei der vorgenannten Technik durchgeführt werden. The catheter ablation may be performed as in the above technique, below.
  • Weiterhin ist eine Technik bekannt, bei der die Öffnung der Pulmonalvene durch elektroanatomisches Mapping des linken Vorhofs und der Pulmonalvenen lokalisiert wird, indem der Mapping-Katheter zunächst in eine Pulmonalvene eingeführt und anschließend zurückgezogen wird, bis elektrische Aktivität des Vorhofs detektiert wird. Furthermore, a technique is known in which the opening of the pulmonary vein is isolated by electro-anatomical mapping of the left atrium and pulmonary vein by the mapping catheter is first introduced into a pulmonary vein and then withdrawn, is detected to electrical activity of the atria. Diese Position entspricht der Position der Öffnung der Pulmonalvene, um die das Zielgewebe verödet werden soll. This position corresponds to the position of the opening of the pulmonary vein to the target tissue to be deserted.
  • Die nachveröffentlichte the post DE 103 11 319 A1 DE 103 11 319 A1 offenbart die Erfassung von 3D-Bilddaten mit einem Verfahren der tomographischen 3D-Bildgebung vor der Durchführung der Katheteranwendung, die Segmentierung eines 3D-Oberflächenverlaufes des Herzens in dem zu behandelnden Bereich und die Registrierung der den 3D- Oberflächenverlauf bildenden 3D-Bilddaten im Koordinatensystem des Interventionssystems. discloses the recording of 3D image data by a method of tomographic 3D imaging before carrying out the catheter application, the segmentation of a 3-D surface curve of the heart in the area to be treated and the registration of the 3D surface profile forming 3D image data in the coordinate system of the intervention system , Elektrische Informationen aus einem oder mehreren Herzzyklen werden dann unter Verwendung eines speziellen Katheters erfasst und auf dem 3D-Oberflächenverlauf abgebildet. Electrical information from one or more cardiac cycles are then detected using a special catheter and displayed on the 3D surface profile. Die überlagerte Darstellung wird visualisiert, um zu behandelnde Bereiche in der Abbildung zu identifizieren, die einer Ablation unterzogen werden sollten. The superimposed display is visualized to identify areas to be treated in the figure that should be subjected to ablation. Die Registrierung erfolgt bei dem Verfahren dieser Druckschrift über anatomische oder explizite geometrische Kennzeichnungsmarkierungen. Registration is performed in the method of this publication on anatomical geometric or explicit identification markings.
  • Die The DE 196 22 078 A1 DE 196 22 078 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Lokalisieren von Aktionsströmen im Herzen, bei der Elektroden zum Erfassen einer von den Aktionsströmen erzeugten elektrischen Potentialverteilung auf die Körperoberfläche aufgebracht werden. relates to a device for locating action currents in the heart, be applied to the body surface at the electrode for detecting an electric potential distribution generated by the action currents. Diese Druckschrift offenbart keine Voraberstellung und Überlagerung von 3D-Bilddaten des Objektes. This publication does not disclose pre-creation and superimposition of 3D image data of the object. Dies gilt auch für die WO 02/062265 A2, die sich mit besonderen Ausgestaltungen eines Navigationskatheters befasst. This also applies to WO 02/062265 A2, which deals with particular embodiments of a navigation catheter.
  • D. Panescu et al., "Electro-Anatomical Four-Dimensional Mapping of Ventricular Tachycardia", in: Engineering in Medicine and Biology Society, 2001 Proceedings of the 23rd Annual EMBS International Conference of the IEEE, Band 1, Seiten 405–407, beschreiben einen Katheter mit einer integrierten bildgebenden Ultraschall-Einheit und somit eine Technik, wie sie bereits in einem vorangehenden Abschnitt angesprochen wurde. . D. Panescu et al, "Electro-Anatomical Four-Dimensional Mapping of Ventricular Tachycardia", in: Engineering in Medicine and Biology Society, 2001 Proceedings of the 23rd Annual EMBS International Conference of the IEEE, Volume 1, pages 405-407, describe a catheter with a built-in ultrasound imaging unit, and thus a technique, as has already been mentioned in a previous section.
  • In ET van der Velde et al., "Fusion of Electrophysiology Mapping Data and Angiographic Images to Facilitate Radiofrequency Ablation", in: Computers in Cardiology 2000, 27, Seiten 85–87, wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem aus Bilddaten einer Biplan-Anlage ein 3D-Modell des Herzens generiert und mit elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten registriert und überlagert werden soll. In ET van der Velde et al, "Fusion of Electrophysiology Mapping Data and Angiographic Images to Facilitate Radio Frequency Ablation," in. Computers in Cardiology 2000, 27, pages 85-87, a method is proposed in which of image data of a Biplan- plant will generate a 3D model of the heart and registered with electro-anatomical 3D mapping data and superimposed. Allerdings wird unter Abschnitt 3.3 dieser Veröffentlichung angegeben, dass dieser Vorschlag nicht realisiert werden konnte. However, under Section 3.3 of this publication is stated that this proposal could not be implemented.
  • S. Kewitz et al., "A New Method of Cardiac Activation Mapping: an Experimental Study", in: Computers in Cardiology 2000, 27, Seiten 509–512, enthält eine Machbarkeitsstudie zur Kopplung elektroanatomischer Mapping-Daten mit einer 4-dimensionalen CT-Bildaufnahme. P. Kewitz et al, "A New Method of Cardiac Activation mapping: an Experimental Study", in: Computers in Cardiology 2000, 27, pages 509-512, includes a feasibility study for coupling electromagnetic anatomical mapping data with a 4-dimensional CT -Bildaufnahme. Bei diesem Verfahren werden 3D-Mapping-Daten des Herzens aufgenommen und gleichzeitig ein Spiralscan mit einer CT-Anlage unter Einsatz eines retrospektiven EKG-Gatings durchgeführt. In this method, 3D mapping data of the heart are recorded and simultaneously performing a helical scan by a CT system using a retrospective ECG gating. Die Position der Elektroden des Elektroden-Arrays des eingesetzten Katheters wird durch Korrelation berechneter Potentiale mit gemessenen Daten identifiziert. The position of the electrodes of the electrode array of the catheter used is identified by correlation of calculated potentials with measured data. Mittels einer zusätzlichen Markierung am Katheter wird zusätzlich die Bestiimung der Orientierung des Katheters ermöglicht. By means of an additional marking on the catheter Bestiimung the orientation of the catheter is also possible. Mit diesem Verfahren lässt sich nach der Registrierung der Daten eine anatomisch genaue Darstellung der Ausbreitung der elektrischen Anregung visualisieren. This process can be visualized an anatomically accurate representation of the spread of electrical excitation after the registration of the data. Eine Registrierung erfolgt bei dieser Druckschrift offensichtlich in erster Linie auf Basis einer Katheter-Markierung. A registration is made evident in this publication primarily on the basis of a catheter marker.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur visuellen Unterstützung einer elektrophysiologischen Katheteranwendung im Herzen anzugeben, die eine verbesserte Orientierung während der Führung des Katheters bei der Katheteranwendung, insbesondere beim elektroanatomischen Mapping und/oder bei einer Katheterablation ermöglicht. The object of the present invention is to provide a device for visually supporting an electrophysiological catheter application in the heart, which enables improved orientation during the guidance of the catheter when the catheter application, especially in the electroanatomical mapping and / or catheter ablation.
  • Die Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. The object is achieved with the device according to patent claim. 1 Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen. Advantageous embodiments of the apparatus are subject of the dependent claims or can be inferred from the following description and the exemplary embodiments.
  • Die vorliegende Vorrichtung zur visuellen Unterstützung einer elektrophysiologischen Katheteranwendung im Herzen, insbesondere einer Katheterablation, umfasst eine oder mehrere Eingangsschnittstellen für die elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten und die mit einem bildgebenden tomographischen Verfahren erfassten 3D-Bilddaten. The present device for visually supporting an electrophysiological catheter application in the heart, in particular a catheter ablation, includes one or more input interfaces for the electroanatomical 3D mapping data and the recorded with a tomographic imaging method 3D image data. Die Vorrichtung weist ein Segmentierungsmodul für die Segmentierung der 3D-Bilddaten auf, um einen 3D-Oberflächenverlauf von Objekten zu extrahieren, die innerhalb des mit den 3D-Bilddaten erfassten Volumens enthalten sind. The apparatus includes a segmentation module for segmenting the 3D image data to extract a 3D surface profile of objects contained within the captured image with the 3D data volume. Mit diesem Segmentierungsmodul ist ein Registrierungsmodul verbunden, das für die lage- und dimensionsrichtige Zuordnung der elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten und der den 3D-Oberflächenverlauf bildenden 3D-Bilddaten durch Oberflächenanpassung des 3D-Oberflächenverlaufes aus den 3D-Bilddaten mit einem 3D-Oberflächenverlauf aus den 3D-Mapping-Daten in zumindest einem Stadium der Registrierung ausgebildet ist. With this segmentation module, a registration module is connected, which consists for the positionally and dimensionally correct assignment of the electroanatomical 3D mapping data and the 3D surface profile forming 3D image data by surface matching of the 3D surface path from the 3D image data with a 3D surface profile the 3D mapping data is formed in at least one stage of registration. Mit diesem Registrierungsmodul ist wiederum ein Visualisierungsmodul verbunden, das die 3D-Mapping-Daten und zumindest die den 3D-Oberflächenverlauf bildenden 3D-Bilddaten lage- und dimensionsrichtig einander überlagert zur Visualisierung mit einem Anzeigegerät, insbesondere einem Monitor oder Projektor, bereitstellt. With this registration module, in turn, a visualization module is connected to the on position, the 3D mapping data and at least the 3D surface profile forming 3D image data and dimensionally properly superimposed on one another for visualization with a display device, in particular a monitor or projector that provides.
  • Beim Einsatz der Vorrichtung werden vor der Durchführung der Katheteranwendung zunächst 3D-Bilddaten des zu behandelnden Bereiches mit einem Verfahren der tomographischen 3D-Bildgebung erfasst. When the device is 3D image data of the area to be treated are captured by a method of tomographic 3D imaging, first, before the implementation of the catheter application. Aus den 3D-Bilddaten wird durch Segmentierung ein 3D-Oberflächenverlauf von Objekten, insbesondere einer oder mehrerer Herzkammern oder Gefäße, in dem zu behandelnden Bereich extrahiert. From the 3D image data by segmenting a 3D surface profile of objects, particularly of one or more heart chambers or vessels, is extracted in the area to be treated. Die den 3D-Oberflächenverlauf bildenden 3D-Bilddaten, im Folgenden als selektierte 3D-Bilddaten bezeichnet, werden den während der Durchführung der Katheteranwendung bereitgestellten elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten durch Registrierung lage- und dimensionsrichtig zugeordnet. The 3D surface profile forming 3D image data, hereinafter referred to as the selected 3D image data, position the electroanatomical 3D mapping data provided during execution of the application by catheter registration and dimension correctly assigned. Zumindest in einem Stadium dieser Registrierung erfolgt die lage- und dimensionsrichtige Zuordnung automatisch durch Oberflächenanpassung, indem der 3D-Oberflächenverlauf aus den 3D-Bilddaten mit einem 3D-Oberflächenverlauf aus den 3D-Mapping-Daten zumindest annähernd in Übereinstimmung gebracht wird. At least in one stage of this registration, the positionally and dimensionally correct assignment done automatically by surface adjustment by the 3D surface profile from the 3D image data with a 3D surface profile from the 3D mapping data is at least approximately matched. Die 3D-Mapping-Daten und zumindest die selektierten 3D-Bilddaten werden dann, vorzugsweise während der Durchführung der Katheteranwendung, in einer visuellen Darstellung lage- und dimensionsrichtig einander überlagert visualisiert. The 3D mapping data and at least the selected 3D image data is then, preferably during the performance of the catheter application, in a visual representation of the position and dimension correctly superposed visualized.
  • Durch diese Überlagerung des 3D-Oberflächenverlaufs, durch den die Morphologie des zu behandelnden bzw. des behandelten Bereiches sehr gut wiedergeben wird, mit den während der Durchführung der Katheteranwendung erfassten elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten werden dem Bediener des Katheters bei der Durchführung der Katheteranwendung eine bessere Orientierung sowie genauere Details vermittelt als dies bei den bisher bekannten Verfahren zur visuellen Unterstützung der Fall ist. Through this storage by the morphology to be treated or the treated area is very well reflect the 3D surface profile, with the detected during execution of the catheter application electroanatomical 3D mapping data to the operator of the catheter in the implementation of catheter application will be a better orientation and more accurate details conveyed as is the case with the previously known methods for visual support. Die überlagerte Bilddarstellung kann beispielsweise an einem Monitor im Kontrollraum oder im Arbeitsraum selbst erfolgen. The superimposed image display can be performed even for example on a monitor in the control room or workspace. Auf dem Monitor erkennt der Bediener dann während der Durchführung der Katheteranwendung das anatomische Gewebe und dessen elektrophysiologische Eigenschaften innerhalb einer Darstellung in Echtzeit. On the monitor, the operator then identifies the anatomical tissues and its electrophysiological properties within a presentation in real time during execution of the application catheter. Dies ermöglicht eine sichere und genaue Arbeitsweise. This allows safe and accurate operation. Durch die Oberflächenanpassung zur Registrierung wird nach Vorliegen einer ausreichend großen Anzahl von Mapping-Punkten eine hohe Genauigkeit der Zuordnung und somit eine hohe Zuverlässigkeit bei der Überlagerung erreicht. The surface adaptation to register a high accuracy of attribution and high reliability is achieved in the overlay after the presence of a sufficiently large number of mapping points.
  • Für die Erfassung der 3D-Bilddaten können beispielsweise Verfahren der Röntgen-Computer-Tomographie, der Magnetresonanz-Tomographie oder der 3D-Ultraschall-Bildgebung eingesetzt werden. For the acquisition of the 3D image data, for example, methods of X-ray computed tomography, magnetic resonance imaging or 3D ultrasound imaging can be used. Auch Kombinationen dieser Bildgebungsverfahren sind selbstverständlich möglich. Combinations of these imaging techniques are of course possible. Es muss lediglich darauf geachtet werden, dass die 3D-Bildaufnahmen bei der gleichen Herzphase erfolgen wie die bereitgestellten elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten, um jeweils den gleichen Zustand des Herzens zu erfassen. It must be ensured only that the 3D image recordings are made at the same heart phase as the electro-anatomical 3D mapping data provided to respectively detect the same condition of the heart. Dies kann mit der bekannten Technik des EKG-Gating bei der Erfassung der Bilddaten sowie der elektroanatomischen Mapping-Daten gewährleistet werden. This can be guaranteed by the known technique of the ECG gating in the detection of the image data as well as the electro-anatomical mapping data.
  • Für die Segmentierung der erfassten 3D-Bilddaten lassen sich unterschiedliche Techniken einsetzen. For the segmentation of the acquired 3D image data, different techniques can be used. So kann der dreidimensionale Oberflächenverlauf der in den 3D-Bilddaten enthaltenen Objekte, insbesondere der Gefäße und/oder einer oder mehrerer Herzkammern, beispielsweise durch Segmentierung aller mit dem bildgebenden Verfahren erhaltenen 2D-Schichten erfol gen. Neben dieser schichtweisen Segmentierung ist auch eine 3D-Segmentierung eines oder mehrerer Kammern und/oder Gefäße möglich. Thus, the three-dimensional surface profile of objects contained in the 3D image data, in particular of the vessels and / or one or more chambers of the heart, called SUC for example by segmentation of all obtained by the imaging 2D layers. In addition to this layered segmentation is also a 3D segmentation one or more chambers and / or vessels possible. Geeignete Segmentierungstechniken sind dem Fachmann aus dem Gebiet der Bildverarbeitung medizinischer Bilddaten bekannt. Suitable segmentation techniques are known to those skilled in the art of image processing medical image data.
  • Für die Registrierung kann neben dem zu behandelnden Bereich auch ein Nachbarbereich herangezogen werden, soweit dieser in den vorhandenen Daten enthalten ist. To register, a neighboring area, adjacent to the treatment area can be used as far as it is included in the existing data. Weiterhin ist es möglich, den Schwerpunkt bei der Durchführung der Registrierung auf Daten in der Umgebung des zu verödenden Gewebes, im Folgenden auch als Zielgewebe bezeichnet, oder der Katheterspitze zu legen. It is also possible, means the focus in the implementation of the registry data in the vicinity of to be sclerosed tissue to below as the target tissue, or to place the catheter tip. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung erfolgt die Registrierung in einem ersten Stadium, in dem nur ein kleinerer Teil der elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten vorliegt, mit Hilfe von künstlichen Markern oder von markanten Punkten und in einem oder mehreren nachfolgenden Stadien, in denen bereits eine größere Anzahl elektroanatomischer 3D-Mapping-Daten vorliegt, durch die Oberflächenanpassung. In an advantageous embodiment of the device, the registration is carried out in a first stage in which only a minor portion of the electroanatomical 3D mapping data is present, with the aid of artificial markers or prominent points and in one or more subsequent stages in which already a larger number of electro-anatomical 3D mapping data exists, through the surface adjustment. Auf diese Weise wird die Registrierung während der Katheteranwendung mit zunehmender Anzahl elektroanatomischer 3D-Mapping-Daten verbessert. In this way the registry is improved during the catheter application with an increasing number electro-anatomical 3D mapping data.
  • Bei der Überlagerung der 3D-Bilddaten mit den elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten kann die Darstellung der 3D-Bilddaten mittels einer Volume-Rendering-Technik erfolgen. In the superposition of the 3D image data with the electro-anatomical 3D mapping data, the representation of the 3D image data can be performed using a volume rendering technique. In einer weiteren Ausgestaltung wird der 3D-Oberflächenverlauf durch ein Polygonnetz dargestellt, wie dies aus dem Bereich der Computergraphik bekannt ist. In a further embodiment of the 3D surface profile is represented by a polygon mesh, as is known in the field of computer graphics. Die Überlagerung kann mit einstellbarer Transparenz und einstellbarem Blendingfaktor erfolgen. The overlay can be performed with adjustable transparency and adjustable blending factor. Auch eine endoskopische Perspektive kann berechnet und dargestellt werden. Also, an endoscopic perspective can be calculated and displayed. Da die elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten auch die jeweilige momentane Position der Katheterspitze enthalten, kann zeitweise auch lediglich die Position des Katheters in Echtzeit in der Darstellung der 3D-Bilddaten visualisiert werden, ohne die übrigen 3D-Mapping-Daten darzustellen. Since the electroanatomical 3D mapping data also contain the respective current position of the catheter tip, the position of the catheter in real time in the display of the 3D image data can be visualized sometimes also only without displaying the remaining 3D mapping data. Weiterhin lässt sich aufgrund der Registrierung zwischen den 3D-Mapping-Daten und den 3D-Bilddaten die Entfernung des Katheters zu beliebigen Bildpunkten der 3D-Bilddaten berechnen. Further possible to calculate the distance of the catheter to any pixels of the 3D image data based on the registration between the 3D mapping data and the 3D image data. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung, bei der die Katheterspitze in der Visualisierung farbig dargestellt wird, wobei sich die Farbe in Abhängigkeit von der Entfernung zu vorgebbaren Bildpunkten, insbesondere der Position des Zielgewebes, verändert. This allows an advantageous embodiment of the present apparatus in which the catheter tip is displayed in color in the visualization, with the color depending on the distance to predetermined image points, in particular the position of the target tissue changed.
  • Die einzelnen Module der Vorrichtung sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen entsprechend zur Durchführung der nachfolgend aufgezeigten Verfahrensvarianten ausgebildet. The individual modules of the apparatus are formed in different configurations corresponding to the implementation of the process variants indicated below.
  • Die vorliegende Vorrichtung sowie das Verfahren, nach dem die Vorrichtung arbeitet, werden nachfolgend in Verbindung mit der Figur nochmals näher erläutert. The present apparatus and the method by which the apparatus operates will be explained below in connection with the figure in detail again. Die Figur zeigt hierzu die einzelnen Schritte beim Einsatz sowie die einzelnen Module der Vorrichtung. The figure shows for this purpose, the individual steps in the use as well as the individual modules of the apparatus.
  • In einem ersten Schritt In a first step 1 1 erfolgt die Erfassung der 3D-Bilddaten des zu behandelnden Bereiches, insbesondere der zu behandelnden Herzkammer. If the acquisition of the 3D image data of the area to be treated, in particular the treated chamber of the heart. Bei der Erfassung dieser 3D-Bilddaten kann für die später durchzuführende Registrierung auch ein größerer Teil des Herzens eingeschlossen werden. In the detection of these 3D image data, a larger part of the heart can be included for the performed later registration. Die Erfassung der 3D-Bilddaten erfolgt mit einem Verfahren der tomographischen 3D-Bildgebung, wie beispielsweise Röntgen-Computer-Tomographie, Magnetresonanz-Tomographie oder 3D-Ultraschalltechniken. The acquisition of the 3D image data is carried out by a method of tomographic 3D imaging, such as X-ray computed tomography, magnetic resonance imaging or 3D ultrasound techniques. Bei der Erfassung der 3D-Bilddaten ist darauf zu achten, dass diese Bilddaten jeweils für die gleiche Herzphase erfasst werden, für die auch später die elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten bereitgestellt werden. In the acquisition of the 3D image data is important to ensure that this image data is acquired for each of the same cardiac phase for which the electroanatomical 3D mapping data are provided later. Dies wird durch EKG-Gating der Bilderfassung sowie der Erfassung der 3D-Mapping-Daten gewährleistet, beispielsweise durch Bezugnahme auf einen Prozentwert des RR-Intervalls oder auf einen festen Zeitabstand vor oder nach dem R-Peak. This is ensured by ECG gating of the image capture and the detection of the 3D mapping data, for example, by reference to a percentage value of the RR interval or at a fixed time interval before or after the R peak.
  • Beim Einsatz der Vorrichtung ist es wichtig, hochauflösende Bilddaten der Herzkammer zu erfassen, die während der Katheteranwendung elektroanatomisch vermessen wird. When using the device, it is important to record high-resolution image data of the heart chamber is measured electroanatomically while the catheter application. Vorzugsweise wird daher für die Erfassung der 3D-Bilddaten ein Kontrastmittel in Verbindung mit einem Testbolus oder Bolustracking eingesetzt. Therefore, a contrast agent is preferably used in conjunction with a test bolus or bolus tracking for the acquisition of the 3D image data.
  • Im zweiten Schritt erfolgt die Segmentierung In the second step, the segmentation is 2 2 der 3D-Bilddaten zur Extrahierung des 3D-Oberflächenverlaufs von darin enthaltenen Gefäßen und Herzkammern. the 3D image data for extracting the 3D surface profile contained therein vessels and heart chambers. Diese Segmentierung ist einerseits für die spätere Darstellung des Oberflächenverlaufes dieser Objekte in der überlagerten Bilddarstellung und andererseits in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens für die lage- und dimensionsrichtige Zuordnung zu den 3D-Mapping-Daten erforderlich. This segmentation is required on the one hand for the subsequent representation of the surface course of these objects in the superimposed image display and the other hand, in an advantageous embodiment of the method for positionally and dimensionally correct assignment to the 3D mapping data.
  • Die Segmentierung erfolgt im Segmentierungsmodul Segmentation is the segmentation module 11 11 der vorliegenden Vorrichtung the present apparatus, 10 10 . , Dieses Segmentierungsmodul This segmentation module 11 11 erhält die erfassten 3D-Bilddaten über eine entsprechende Eingangsschnittstelle receives the acquired 3D image data via a corresponding input interface 14 14 . , In gleicher Weise werden der Vorrichtung Similarly, the device can be 10 10 über die gleiche oder eine weitere Schnittstelle via the same or another interface 15 15 die 3D-Mapping-Daten in der Regel kontinuierlich während der Dauer der elektrophysiologischen Katheteranwendung zugeführt. fed to the 3D mapping data is usually continuously for the duration of the electrophysiological catheter application.
  • Elektrophysiologische Verfahren werden in der Regel nur in einer der Herzkammern durchgeführt. Electrophysiological procedures are performed usually only in one of the ventricles. Unter den Herzkammern werden im Folgenden sowohl die Ventrikel als auch die Vorhöfe verstanden. Among the cardiac chambers, both the ventricle and the atria are understood below. Zusätzlich zu dieser zu behandelnden Kammer ist es auch möglich, weitere Kammern oder Gefäße elektroanatomisch zu vermessen, beispielsweise den rechten Vorhof und die Vena Cava für eine Katheterablation an der Pulmonalvene im linken Vorhof. In addition to this chamber to be treated, it is also possible to measure other chambers or vessels electroanatomically, for example, the right atrium and the vena cava for a catheter ablation of the pulmonary vein in the left atrium. In diesem Falle umfassen die elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten eine oder mehrere Herzkammern und/oder Herzgefäße. In this case, the electroanatomical 3D mapping data include one or more chambers of the heart and / or coronary blood vessels.
  • Die Segmentierung der 3D-Bilddaten kann in gleicher Weise auf eine oder mehrere Herzkammern und/oder Herzgefäße, wie beispielsweise die Vena Cava oder die Pulmonalvenen, angewendet werden, um sämtliche Oberflächen zu erhalten, die durch die elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten repräsentiert werden. The segmentation of the 3D image data may be equally applied to one or more heart chambers and / or cardiac vessels such as the vena cava or the pulmonary veins in order to obtain all the surfaces which are represented by the electroanatomical 3D mapping data. Für eine Registrierung durch Oberflächenanpassung ist es al lerdings nicht erforderlich, die gesamte Oberfläche bspw. der zu behandelnden Herzkammer zu segmentieren. For a registration by surface matching, it is al lerdings not required, the entire surface, for example. To segment the heart chamber to be treated. Hierfür reicht es vielmehr aus, eine Repräsentation der Oberfläche eines interessierenden Bereiches der Kammer, beispielsweise den linken Vorhof, oder von interessierenden Bereichen von Herzgefäßen, beispielsweise der Pulmonalvenen, durch einige Oberflächenpunkte zu erhalten, mit denen die Oberflächenanpassung für die Registrierung durchgeführt werden kann. For this, it suffices rather from a representation of the surface of a region of interest of the chamber, for example, the left atrium, or regions of interest of heart vessels, such as the pulmonary veins to get through some surface points with which the surface matching can be performed for registration. Auf der anderen Seite kann es jedoch von Vorteil sein, einen größeren Bereich, insbesondere weitere Herzkammern oder Gefäße für die Registrierung einzubeziehen. On the other hand, it may be advantageous to a larger area, particularly further heart chambers or vessels be included for registration.
  • Die Segmentierung der zu behandelnden Herzkammer – oder weiterer Kammern oder Herzgefäße – kann in Form einer 2D-Segmentierung in einzelnen Schichten erfolgen. The segmentation of the heart chamber to be treated - or further chambers or cardiac vessels - can be done in the form of a 2D segmentation in individual layers. Eine Möglichkeit besteht darin, eine vollautomatische Segmentierung aller durch das bildgebende Verfahren erhaltenen Schichten der Herzkammer durchzuführen. One possibility is to perform a fully automatic segmentation of all the layers obtained by the imaging of the heart chamber. Alternativ hierzu können auch ein oder mehrere der Schichten interaktiv durch einen Bediener und die jeweils darauf folgenden Schichten automatisch auf Basis der Vorkenntnis der bereits segmentierten Schichten segmentiert werden. Alternatively, one or more of the layers can be interactively automatically segmented by an operator and each subsequent layers on the basis of prior knowledge of the already segmented layers. Die interaktive Segmentierung einzelner Schichten kann auch durch halbautomatische Techniken, wie beispielsweise die Technik der aktiven Konturen, unterstützt werden. The interactive segmentation of individual layers can also be supported by semiautomatic techniques such as the technique of active contours. Nach der Segmentierung aller Einzelschichten kann dann der 3D-Oberflächenverlauf der Herzkammer rekonstruiert werden. After the segmentation of all individual layers of the 3D surface profile of the heart chamber can then be reconstructed.
  • Die Segmentierung kann auch als 3D-Segmentierung der zu behandelnden Herzkammer – oder weiterer Kammern oder Herzgefäße – mittels bekannter 3D-Segmentierungstechniken erfolgen. Segmentation can also as 3D segmentation ventricle to be treated - by means of known 3D segmentation techniques - or other chambers or heart vessels. Beispiele für derartige 3D-Segmentierungstechniken sind die Schwellenwerttechnik oder die Technik des Region-Growing. Examples of such 3D segmentation techniques are the threshold technique or the technique of region growing. Falls diese vollautomatischen 3D-Segmentierungs-Algorithmen in einzelnen Fällen nicht zuverlässig arbeiten, so kann eine interaktive Eingabemöglichkeit für einen Bediener bereitgestellt werden, um beispielsweise Grauwert-Schwellenwerte oder räumliche Blocker vorgeben zu können. If these fully automatic 3D segmentation algorithms do not work reliably in individual cases, an interactive input capability for an operator can be provided in order to specify, for example, gray scale thresholds or spatial blockers.
  • Der aus der Segmentierung erhaltene 3D-Oberflächenverlauf der Objekte wird dem Registrierungsmodul The obtained from the segmentation of 3D surface profile of the objects is the registration module 12 12 zugeführt, in dem die lage- und dimensionsrichtige Zuordnung der 3D-Bilddaten bzw. der daraus erhaltenen Daten des 3D-Oberflächenverlaufs zu den im Schritt supplied, in which the positionally and dimensionally correct assignment of the 3D image data or the data obtained therefrom of the 3D surface profile on at step 3 3 bereitgestellten 3D-Mapping-Daten erfolgt. provided 3D mapping data. Die 3D-Mapping-Daten werden über einen Mapping-Katheter erhalten, der über einen in die Spitze des Katheters integrierten 6D-Positionssensor 3D-Koordinaten von Oberflächenpunkten der zu behandelnden Herzkammer liefert. The 3D mapping data is obtained via a mapping catheter, which provides a built in the tip of the catheter position sensor 6D 3D coordinates of surface points heart chamber to be treated. Derartige Katheter sind aus dem Stand der Technik für die Katheterablation bzw. das elektroanatomische Mapping bekannt. Such catheters are known from the prior art for catheter ablation or the electro-anatomical mapping. Der Katheter wird hierbei vom Bediener über Venen oder Arterien in die jeweilige Herzkammer eingeführt. The catheter is introduced here by the operator via veins or arteries into the respective ventricle. Während der Katheterablation bzw. dem elektroanatomischen Vermessen der zu behandelnden Herzkammer werden den Mapping-Daten im Laufe der Zeit zunehmend mehr Oberflächenpunkte hinzugefügt. During the catheter ablation or the electro-anatomical measurement of the heart chamber to be treated the mapping data is increasingly added more surface points over time. Diese Oberflächenpunkte werden für die Rekonstruktion der morphologischen Struktur der Kammer, dh für dessen Visualisierung eingesetzt. This surface points are used for the reconstruction of the morphological structure of the chamber, ie for its visualization. Auf diese Weise entsteht im Laufe der Zeit ein zunehmend detaillierteres Bild der zu behandelnden Herzkammer aus den elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten. In this way, over time an increasingly detailed picture of being treated ventricle of the electro-anatomical 3D mapping data is created.
  • Hierbei ist es auch möglich, vor der Durchführung der Katheterablation komplette anatomische Oberflächen anderer Kammern und Gefäße elektroanatomisch zu erfassen und zu rekonstruieren, beispielsweise des rechten Vorhofs mit der Vena Cava im Falle einer Katheterablation an der Öffnung der Pulmonalvene. Here it is also possible to detect prior to performing the catheter ablation complete anatomical surfaces of other chambers and vessels electroanatomically and reconstruct, for example, the right atrium to the vena cava in case of a catheter at the opening of the pulmonary vein. Diese elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten werden dann bereits vor der Durchführung der Katheterablation bereitgestellt und können zur späteren Registrierung beitragen. This electro-anatomical 3D mapping data is then provided before performing the catheter ablation and can contribute to the later registration.
  • Beim Registrierungsschritt When registration step 4 4 im Registrierungsmodul the registration module 12 12 erfolgt neben der lagerichtigen Zuordnung auch eine Anpassung der Dimensionen der 3D-Bilddaten und der 3D-Mapping-Daten. takes place in addition to the correct position assignment, an adaptation of the dimensions of the 3D image data and the 3D mapping data. Dies ist erforderlich, um eine möglichst genaue Überlagerung der 3D-Bilddaten der Herzkammer bzw. deren Oberfläche in gleicher Position, Orientierung, Skalierung und Form mit der entsprechenden Visualisierung der Herzkammer aus den 3D-Mapping-Daten zu erreichen. This is necessary in order to achieve the most accurate superimposition of 3D image data of the heart chamber or its surface in the same position, orientation, scale and shape with the corresponding visualization of the heart chamber from the 3D mapping data. Hierfür ist in der Regel eine Transformation der 3D-Bilddaten oder der 3D-Mapping-Daten erforderlich, die drei Translationsfreiheitsgrade, drei Rotationsfreiheitsgrade, drei Skalierungsfreiheitsgrade und/oder eine Anzahl von Vektoren zur Deformation umfassen kann. For this purpose, usually a transformation of the 3D image data or of the 3D mapping data is required, the three translational degrees of freedom, three rotational degrees of freedom, three degrees of freedom scaling and / or a number of vectors may include the deformation.
  • Die Registrierung der 3D-Bilddaten und der 3D-Mapping-Daten wird durch automatische Anpassung der auf Basis dieser Daten dargestellten Oberflächen durchgeführt. The registration of the 3D image data and the 3D mapping data is carried out by automatic adjustment of the surfaces shown on the basis of these data. Nach der Segmentierung der zu behandelnden Herzkammer kann eine automatische Anpassung der extrahierten 3D-Oberflächenkontur der Herzkammer an die durch die 3D-Mapping-Daten erhaltene Oberflächenkontur der Herzkammer erfolgen. After segmentation of the heart chamber to be treated, an automatic adjustment of the extracted 3-D surface contour of the heart chamber may be made to the obtained by the 3D mapping data surface contour of the heart chamber. Bei Abweichungen in der Form der aus den 3D-Bilddaten und den 3D-Mapping-Daten erhaltenen Oberflächenkonturen können deformierende Anpassungsalgorithmen auf die Oberflächenkontur aus den 3D-Bilddaten oder auf die Oberflächenkontur aus den 3D-Mapping-Daten angewendet werden, um die gegenseitige Anpassung zu verbessern. In case of deviations in the shape of the surface contours obtained from the 3D image data and the 3D mapping data deforming adaptation algorithms can be applied to the surface contour from the 3D image data or to the surface contour from the 3D mapping data to the mutual adaptation to improve.
  • Die Oberflächenanpassung kann beispielsweise durch Minimierung von Punktabständen zwischen Oberflächenpunkten der Mapping-Daten und Oberflächenpunkten der aus den 3D-Bilddaten extrahierten 3D-Oberflächenkontur erfolgen (Punkt-zu-Punkt-Anpassung). The surface adjustment may be effected for example by minimizing point distances between surface points of the mapping data and surface points extracted from the 3D image data a 3D surface contour (point-to-point adjustment). Alternativ kann die Anpassung auch durch Minimierung von Punktabständen zwischen Oberflächenpunkten der Mapping-Daten und interpolierten Oberflächenpunkten der 3D-Bilddaten durchgeführt werden (Punkt-zu-Oberfläche-Anpassung). Alternatively, the adjustment can be performed by minimizing point distances between surface points of the mapping data and interpolated surface points of the 3D image data (dot-to-surface alignment).
  • Für die Durchführung der Oberflächenanpassung ist eine gute Oberflächenrepräsentation der zu behandelnden Herzkammer durch die 3D-Mapping-Daten erforderlich. To carry out the surface fitting a good surface representation is required ventricle to be treated by the 3D mapping data. Da diese Daten in der Regel jedoch über eine längere Zeitdauer gesammelt werden, dh zu Beginn der Katheterablation nur wenige elektroanatomische 3D-Mapping-Daten zur Verfügung stehen, wird vorzugsweise ein mehrstufiger Prozess der Registrierung durchgeführt. Since this data is collected over a longer period of time normally, ie at the beginning of catheter ablation are only a few electro-anatomical 3D mapping data, preferably a multi-stage process of registration is performed. Hierbei erfolgt in einer anfänglichen ersten Stufe eine Registrierung durch Marker. in an initial first stage in this case is carried out by a registration marker. Die Genauigkeit der Registrie rung wird dann im Verlauf des Verfahrens durch Oberflächenanpassung in einem zweiten Schritt verbessert. The accuracy of the Regis Trie tion is then improved in the course of the process by surface fitting in a second step. Selbstverständlich lassen sich auch mit zunehmender Anzahl von Mapping-Punkten weitere Schritte der Oberflächenanpassung vornehmen, durch die gegebenenfalls eine weitere Erhöhung der Genauigkeit ermöglicht wird. It goes without saying make further steps of surface matching, optionally a further increase in accuracy is made possible by also with increasing number of mapping points. Diese mehrstufige Registrierung ist von Vorteil, da die Registrierung durch Oberflächenanpassung bei entsprechend guter Oberflächenrepräsentation genauer ist als die Registrierung mittels anatomischer markanter Punkte oder künstlicher Marker, eine gute Oberflächenrepräsentation durch die Mapping-Daten jedoch erst in einem späteren Verlauf des Verfahrens erhalten wird. This multi-stage registration is of advantage since registration by surface matching with correspondingly good surface representation is more accurate than the registration using anatomic prominent points or artificial markers, a good surface representation is, however, obtained by the mapping data in a later course of the process.
  • Zusätzlich kann auch eine Registrierung zwischen der Position des Mapping-Katheters und den 3D-Bilddaten über derartige Marker oder markante Punkte erfolgen. In addition can also be made a registration between the position of the mapping catheter and the 3D image data of such marker or distinctive points. Durch diese Registrierung wird die Visualisierung der Position des Mapping-Katheters innerhalb der 3D-Bilddaten ermöglicht. Through this registration, the visualization of the position of the mapping catheter within the 3D image data is made possible.
  • In der anfänglichen ersten Stufe kann auch eine Kombination aus einer Registrierung mittels Markern und einer Registrierung mittels Oberflächenanpassung erfolgen. In the initial first stage, a combination can be made of a registration by means markers and a registration with surface adjustment. So kann beispielsweise eine Registrierung des linken Vorhofs durch Oberflächenanpassung einer Gefäßoberfläche zB der Pulmonalarterie, und zusätzlich anhand markanter anatomischer Punkte des rechten Vorhofs, zB des Koronarsinus oder der Öffnung der Vena Cava Inferior oder der Vena Cava Superior, erfolgen. For example, a registration of the left atrium by surface matching of a vessel surface, for example, the pulmonary artery, and are in addition based striking anatomical points of the right atrium, such as the coronary sinus or the opening of the inferior vena cava or the superior vena cava.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Registrierung mittels Oberflächenanpassung besteht darin, nicht die Oberfläche der zu behandelnden Kammer für die Anpassung heranzuziehen, sondern die Oberfläche einer anderen Kammer, die bereits vor Beginn der Katheteranwendung elektroanatomisch vermessen wurde. Another way to register by surface adaptation is not to use the surface of the chamber to be treated for adaptation, but the surface of another chamber was measured electroanatomically already before the catheter application. Dies kann beispielsweise der rechte Vorhof sein, der vor einer Pulmonalvenenisolation (PVI) des linken Vorhofs vermessen wurde. This may be, for example, the right atrium, which was measured before a pulmonary vein (PVI) of the left atrium. Die Vermessung sollte hierbei selbstverständlich mit einer genügenden Anzahl von Oberflächenpunkten erfolgen. The measurement should be effected, of course, with a sufficient number of surface points. Die resultierenden Anpassungsparameter für diese Kammer können dann auf die während der Katheterablation erhaltenen Daten angewendet werden. The resulting adjustment parameters for that chamber can then be applied to the received data during catheter ablation.
  • Bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen wurde die Oberflächenanpassung als Punkt-zu-Punkt- oder Punkt-zu-Oberfläche-Anpassung realisiert. In the foregoing embodiments, the surface adjustment was implemented as a point-to-point or point-to-surface fit. Da das Verfahren der Katheterablation an bestimmten kleineren Bereichen der zu behandelnden Kammer durchgeführt wird, liefert eine Oberflächenanpassung in diesen interessierenden Bereichen aufgrund der höheren Dichte von Mappingpunkten präzisere Ergebnisse als in anderen Bereichen der zu behandelnden Kammer. Since the method of catheter ablation on certain smaller areas of the chamber is performed to be treated, a surface adjustment supplies in these areas of interest due to the higher density of mapping points precise results than in other regions of the chamber to be treated. Durch eine höhere Gewichtung von Oberflächenpunkten, die innerhalb des interessierenden Bereiches liegen, beispielsweise um die Pulmonalvenen im Falle einer PVI, wird eine bessere räumliche Anpassung in diesem Bereich erreicht als in anderen Bereichen der Herzkammer. A higher weighting of surface points that lie within the region of interest, for example, the pulmonary veins in the case of PVI, a better spatial matching is achieved in this area than in other areas of the heart chamber. Der interessierende Bereich kann beispielsweise durch eine entsprechende Eingabe des Bedieners an einer grafischen Benutzerschnittstelle festgelegt werden. The region of interest can be determined, for example by an appropriate input from the operator at a graphical user interface.
  • Neben diesem anatomischen interessierenden Bereich können auch Oberflächenpunkte in der unmittelbaren Umgebung des sich bewegenden Katheters bzw. seiner bekannten Position, herangezogen werden, um eine lokale Oberflächenanpassung vorzunehmen. In addition to this anatomical region of interest and surface points may be used in the immediate vicinity of the moving catheter or its known position, to perform a local adjustment surface. Die höhere Gewichtung dieser Punkte resultiert in einer besseren lokalen Anpassung um die Katheterspitze als in anderen Bereichen der zu behandelnden Kammer. The higher weighting of these points results in better local adaptation to the catheter tip as in other areas of the chamber to be treated. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine Registrierung in Echtzeit während der Katheteranwendung, um die Oberflächenanpassung während der Bewegung des Katheters kontinuierlich aktualisieren zu können. However, this method requires registration in real time during the catheter application in order to update the surface matching continuously during movement of the catheter.
  • Nach der Registrierung zwischen den 3D-Mapping-Daten und den 3D-Bilddaten wird in Schritt After the registration between the 3D mapping data and the 3D image data in step 5 5 im Visualisierungsmodul the visualization module 13 13 die lage- und dimensionsrichtige Überlagerung zur Visualisierung der überlagerten Daten durchgeführt. the positionally and dimensionally correct overlay to visualize the superimposed data is performed. Mit dem gestrichelten Pfeil ist in der Figur die Möglichkeit der Verfeinerung der Registrierung bzw. Überlagerung im Verlauf der Katheterabla tion durch einen mehrstufigen Prozess angedeutet, wie dies bereits vorangehend erläutert wurde. With the dashed arrow in the figure, the possibility of refining the registration or overlay over the Katheterabla tion is indicated by a multi-stage process, as already explained above.
  • Für die überlagerte Visualisierung, die beispielsweise an einem Monitor For the superimposed visualization, for example, on a monitor 6 6 erfolgen kann, lassen sich unterschiedliche Techniken einsetzen. can take place, different techniques can be used. So kann in einer Ausgestaltung die Visualisierung der 3D-Bilddaten bzw. der zu behandelnden Herzkammer mittels einer Volume-Rendering-Technik (VRT) erfolgen. Thus, in one embodiment the visualization of the 3D image data or the ventricle to be treated by means of a volume rendering technique (VRT) can take place. Die mit der Volume-Rendering-Technik visualisierten Bilddaten können mit den vollständigen 3D-Mapping-Daten überlagert werden, die sowohl ortsaufgelöst die elektrische Aktivität als auch die momentane Position des Katheters zeigen. The visualized with the volume rendering technique, image data can be superimposed on the full 3D mapping data spatially resolved both show the electrical activity as well as the current position of the catheter. Die Transparenz beider Teilbilder, dh des Teilbildes aus den 3D-Bilddaten und des Teilbildes aus den 3D-Mapping-Daten, kann ebenso wie der Blendingfaktor der Überlagerung durch eine Bedienperson geändert werden, um geeignete Visualisierungen der Anatomie, der Elektrophysiologie oder simultan beider Eigenschaften zu erhalten. The transparency of both sub-images, ie, the partial image from the 3D image data and the partial image from the 3D mapping data may be as well as the blending factor of the superposition changed by an operator to appropriate visualizations of the anatomy, electrophysiology or simultaneously both properties to receive. Da die Visualisierung der 3D-Mapping-Daten die Visualisierung der Position und Orientierung des Mapping-Katheters enthält, ist es auch möglich, den 3D-Bilddaten zeitweise lediglich die Darstellung der Position und Orientierung des Mapping-Katheters zu überlagern. Since the visualization of the 3D mapping data and the visualization of the position and orientation of the mapping catheter, it is also possible only to superimpose the 3D image data temporarily the display of the position and orientation of the mapping catheter.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann die aus den 3D-Bilddaten extrahierte Oberfläche auch als oberflächenschattierte Darstellung oder nach einer Triangulation als Polygonnetz visualisiert werden. In a further embodiment, the extracted from the 3D image data interface can be visualized as oberflächenschattierte representation or by a triangulation as mesh. Das Polygonnetz wird zusammen mit den 3D-Mapping-Daten dargestellt, um die durch das Polygonnetz repräsentierte Anatomie und die durch die 3D-Mapping-Daten repräsentierte Elektrophysiologie gleichzeitig zu visualisieren. The mesh is shown together with the 3D mapping data in order to visualize the information represented by the mesh and the anatomy represented by the 3D mapping data electrophysiology simultaneously. Auch in diesem Fall ist es möglich, zeitweise lediglich die Position und Orientierung des Mapping-Katheters zusammen mit dem die Oberfläche repräsentierenden Polygonnetz darzustellen. Also in this case it is possible to temporarily display only the position and orientation of the mapping catheter with the surface representing the polygon mesh.
  • In einer weiteren Ausgestaltung lässt sich aus den erfassten Daten auch eine endoskopische Perspektive berechnen und durch Überlagerung der anatomischen 3D-Bilddaten und elektrophysio logischen 3D-Mapping-Daten visualisieren. In a further embodiment can also be calculated endoscopic perspective from the collected data and visualize by superimposing the anatomical 3D image data and electrophysiological logical 3D mapping data. Durch diese endoskopische Perspektive, aus dem Blickwinkel der Spitze des Katheters, kann der Katheter durch den Bediener ebenfalls an die entsprechenden anatomischen oder elektrophysiologischen Positionen, beispielsweise die Öffnung der Pulmonalvene, geführt werden. Through this endoscopic perspective, from the perspective of the tip of the catheter, the catheter by the operator, for example, the opening of the pulmonary vein may also at the corresponding anatomical or electrophysiological positions, are guided.
  • Weiterhin lassen sich die erfassten Daten auch einsetzen, um den Abstand der Katheterspitze zu vorbestimmbaren Bereichen zu visualisieren. Furthermore, the recorded data can also be used to visualize the distance between the catheter tip to predeterminable areas. Da bei der Registrierung zwischen den 3D-Mapping-Daten und den 3D-Bilddaten oder bei der Registrierung zwischen der Position des Mapping-Katheters und den 3D-Bilddaten eine räumliche Beziehung zwischen dem Mapping-Katheter und den 3D-Bilddaten erhalten wird, kann jederzeit der Abstand der Spitze des Katheters zu vorgebbaren Bildpunkten des 3D-Bildes berechnet werden. Since a spatial relationship between the mapping catheter and the 3D image data is obtained during the registration between the 3D mapping data and the 3D image data, or during the registration between the position of the mapping catheter and the 3D image data may at any time the distance between the tip of the catheter will be calculated to predetermined pixels of the 3D image. Durch diese Registrierung ist es möglich, den Mapping-Katheter innerhalb der Darstellung der 3D-Bilddaten – auch ohne die Anzeige der elektrophysiologischen Daten – anzuzeigen und gleichzeitig den genannten Abstand anzugeben. Through this registration it is possible to use the mapping catheter within the representation of the 3D image data - even without the display of the electrophysiological data - display and simultaneously specify the distance mentioned. So kann beispielsweise der Abstand der Katheterspitze zum Zielgewebe in der Darstellung in Echtzeit visualisiert werden. Thus, the distance of the catheter tip to the target tissue in the representation in real time, for example, can be visualized. Die Visualisierung kann beispielsweise durch farbliche Darstellung des Katheters mit einer Farbkodierung des Abstandes erfolgen. The visualization can be done for example by color representation of the catheter with a color coding of the distance. Diese Möglichkeit der Katheterdarstellung kann für die Planung und Kontrolle von Ablationsprozessen eingesetzt werden. This possibility of catheter representation can be used for planning and controlling ablation processes. Weiterhin ist es aufgrund der Registrierung zwischen dem Mapping-Katheter und den 3D-Bilddaten auch möglich, die Position von verödeten Stellen zusammen mit den Bilddaten abzuspeichern. Furthermore, it is also possible due to the registration between the mapping catheter and the 3D image data to store the position of deserted places, together with the image data. Die abgespeicherten Positionen können für Dokumentationszwecke sowie für die Planung und Kontrolle von nachfolgenden Ablationsprozessen verwendet werden. The stored positions can be used for documentation purposes and for planning and control of subsequent ablation processes.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zur visuellen Unterstützung einer elektrophysiologischen Katheteranwendung im Herzen, mit – einer oder mehreren Eingangsschnittstellen ( Device for visually supporting an electrophysiological catheter application in the heart, comprising - one or more input interfaces ( 14 14 , . 15 15 ) für elektroanatomische 3D-Mapping-Daten ( ) For electro-anatomical 3D mapping data ( 3 3 ) und 3D-Bilddaten, – einem Segmentierungsmodul ( ) And 3D image data, - a segmentation module ( 11 11 ), das zur Segmentierung der 3D-Bilddaten ausgebildet ist, um einen 3D-Oberflächenverlauf von innerhalb eines mit den 3D-Bilddaten erfassten Volumens enthaltenen Objekten zu extrahieren, – einem mit dem Segmentierungsmodul ( ), Which is designed for segmenting the 3D image data to extract a 3D surface profile contained within a recorded with the 3D image data volume of objects, - a (with the segmentation module 11 11 ) verbundenen Registrierungsmodul ( ) Registration module connected ( 12 12 ), das für eine automatische lage- und dimensionsrichtige Zuordnung der elektroanatomischen 3D-Mapping-Daten ( ) Which (for an automatic positionally and dimensionally correct assignment of the electro-anatomical 3D mapping data 3 3 ) und der den 3D-Oberflächenverlauf bildenden 3D-Bilddaten durch Oberflächenanpassung des 3D-Oberflächenverlaufes aus den 3D-Bilddaten mit einem 3D-Oberflächenverlauf aus den 3D-Mapping-Daten ( ) And the 3D surface profile forming 3D image data by surface matching of the 3D surface path from the 3D image data with a 3D surface profile from the 3D mapping data ( 3 3 ) in zumindest einem Stadium der Registrierung ausgebildet ist, und – einem mit dem Registrierungsmodul ( ) Is formed in at least one stage of the registration, and - a (with the registration module 12 12 ) verbundenen Visualisierungsmodul ( ) Visualization module linked ( 13 13 ), das die 3D-Mapping-Daten ( ) That (the 3D mapping data 3 3 ) und zumindest die den 3D-Oberflächenverlauf bildenden 3D-Bilddaten lage- und dimensionsrichtig einander überlagert und zur Visualisierung mit einem Anzeigegerät ( ) And at least the 3D surface profile forming 3D image data on position and dimension correctly superimposed on each other, and (for visualization with a display device 6 6 ) bereitstellt. ) Provides.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Registrierungsmodul ( Device according to claim 1, wherein (the registration module 12 12 ) für die automatische lage- und dimensionsrichtige Zuordnung in einem mehrstufigen Prozess ausgebildet ist, bei dem in einem ersten Stadium die lage- und dimensionsrichtige Zuordnung anhand markanter anatomischer Punkte oder künstlicher Marker erfolgt und in einem späteren zweiten Stadium durch die Oberflächenanpassung des 3D-Oberflächenverlaufes aus den 3D-Bilddaten mit einem 3D-Oberflächenverlauf aus den 3D-Mapping-Daten ( ) Is designed for automatic position- and dimensionally correct assignment in a multi-stage process in which in a first stage, the positionally and dimensionally correct assignment based prominent anatomical points or artificial markers is carried out and out in a later second stage by surface matching of the 3D surface curve (the 3D image data with a 3D surface profile from the 3D mapping data 3 3 ) verfeinert wird. ) Is refined.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Visualisierungsmodul ( Device according to claim 1 or 2, wherein (the visualization module 13 13 ) zur Visualisierung eines Teils eines eingesetzten Katheters innerhalb einer Dar stellung der zumindest den 3D-Oberflächenverlauf bildenden 3D-Bilddaten in Echtzeit ausgebildet ist. is) for the visualization of a part of a catheter inserted within a Dar position of at least the 3D surface profile forming 3D image data in real time formed.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der ein Berechnungsmodul ( Device according to claim 3, wherein (a calculation module 16 16 ) vorgesehen ist, das einen momentanen Abstand einer Katheterspitze zu einem vorgebbaren Bildpunkt der 3D-Bilddaten berechnet, und das Visualisierungsmodul ( ) Is provided which calculates an instantaneous distance of a catheter tip to a predetermined pixel of the 3D image data, and the visualization module ( 13 13 ) zur kodierten Darstellung des berechneten Abstandes in Echtzeit ausgebildet ist. ) Is designed for coded representation of the calculated distance in real time.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Visualisierungsmodul ( Device according to claim 4, wherein (the visualization module 13 13 ) zur farblichen Visualisierung des Teils des Katheters ausgebildet ist, wobei die Farbe in Abhängigkeit vom berechneten Abstand variiert. is formed) for the colored visualization of the part of the catheter, wherein the color varies depending on the calculated distance.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Visualisierungsmodul ( Device according to one of claims 1 to 5, wherein (the visualization module 13 13 ) so ausgebildet ist, dass es die 3D-Mapping-Daten ( ) is so formed that it (the 3D mapping data 3 3 ) und die zumindest den 3D-Oberflächenverlauf bildenden 3D-Bilddaten mit einstellbarer Transparenz und einstellbarem Blendingfaktor ( ) And the at least the 3D surface profile forming 3D image data having adjustable transparency and adjustable blending factor ( 7 7 ) überlagert. ) Superimposed.
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